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溫濕度獨立控制的工位空調(diào)(1)

作者:CEO 時間:2022-11-27 點擊:0

信息摘要:摘要溫濕獨立控制的工位空調(diào)是對傳統(tǒng)集中空調(diào)的一次革新。本文介紹了工位空調(diào)產(chǎn)生的背景,指出了其優(yōu)于混合式空調(diào)和置換式空調(diào)的特點。通過分析一次回風冷凝除濕的焓濕圖,從負荷變化的動態(tài)角度和人體舒適感與送風參數(shù)的關系兩個角度論述了溫濕獨立控制的必要性。介紹了工位空調(diào)與溫濕獨立控制結合后的主要形式,以及與之相適應的熱、濕獨立處理的方法和優(yōu)缺點。提出了溫濕獨立控制的工位...

溫濕度獨立控制的工位空調(diào)(1)

溫濕度獨立控制的工位空調(diào)(1)

  摘要溫濕獨立控制的工位空調(diào)是對傳統(tǒng)集中空調(diào)的一次革新。本文介紹了工位空調(diào)產(chǎn)生的背景,指出了其優(yōu)于混合式空調(diào)和置換式空調(diào)的特點。通過分析一次回風冷凝除濕的焓濕圖,從負荷變化的動態(tài)角度和人體舒適感與送風參數(shù)的關系兩個角度論述了溫濕獨立控制的必要性。介紹了工位空調(diào)與溫濕獨立控制結合后的主要形式,以及與之相適應的熱、濕獨立處理的方法和優(yōu)缺點。提出了溫濕獨立控制的工位空調(diào)目前存在的問題及需要繼續(xù)研究的方向。

  關鍵詞工位空調(diào)溫濕獨立控制

  1工位空調(diào)產(chǎn)生的背景

  傳統(tǒng)的舒適性空調(diào)系統(tǒng)為了滿足室內(nèi)大多數(shù)人的需要,力圖營造一種大而化之的室內(nèi)空氣環(huán)境,將新風與一部分室內(nèi)回風混合起來集中處理送入室內(nèi),努力使送風與室內(nèi)空氣完全混合。但是隨著由空調(diào)導致的健康問題、生產(chǎn)效率降低的投訴越來越多,空調(diào)系統(tǒng)耗能量居高不下,人們發(fā)現(xiàn)這種傳統(tǒng)的混合式空調(diào)存在著不小的缺陷,諸如空氣品質(zhì)的改善能力弱,不能滿足所有人的喜好,熱濕處理過程能耗大。置換式空調(diào)的出現(xiàn)改變了混合式空調(diào)改善空氣品質(zhì)能力弱的狀況,具有較高的通風效率。但是如果設計不合理,產(chǎn)生的垂直溫度梯度將引起人體局部不舒適感。

  在這種情況下,工位空調(diào)應運而生。所謂工位空調(diào)(TaskAir-Conditioning),是在以工作臺為個人工作單元的開放式辦公空間內(nèi),把空調(diào)系統(tǒng)細分到每個工作位上,工作人員可以控制送風量、送風方向以及送風溫度等參數(shù),來調(diào)節(jié)工作區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和污染物濃度,在保證局部微環(huán)境舒適的同時,能夠有效利用能源的空調(diào)系統(tǒng)。與上述空調(diào)存在的問題相比,工位空調(diào)具有明顯的優(yōu)勢:

  1)空氣品質(zhì)、可感知的空氣品質(zhì)優(yōu)異。工位空調(diào)將清潔、低焓值的空氣直接送入室內(nèi)人員的呼吸區(qū),空氣未經(jīng)室內(nèi)污染物的污染,空氣品質(zhì)優(yōu)異。低焓值的空氣冷卻能力強,呼吸道特別是鼻粘膜的對流和蒸發(fā)冷卻作用顯著[1],使人感覺空氣新鮮通透,可感知的空氣品質(zhì)較高。

  2)個體滿意度提高。室內(nèi)人員對個人工作位的送風速度、角度可以自行調(diào)節(jié),對局部環(huán)境的溫度可以自主控制,因此使每個人都對室內(nèi)空氣環(huán)境感到滿意成為可能。從心理學上講,當一個人感到他可以對周圍環(huán)境參數(shù)有著某種程度的控制,可以按照自己的意愿去調(diào)整的時候,他會更容易對此環(huán)境感到滿意和舒適[10]。

  3)具備溫濕獨立控制的先天優(yōu)勢。工位空調(diào)可以由背景空調(diào)-工作位送風-個人熱控系統(tǒng)三部分組成,如果采用溫濕獨立控制,可以對各部分進行分工:工作位送新風,承擔室內(nèi)潛熱負荷;背景空調(diào)采用輻射或?qū)α鞯男问匠袚覂?nèi)顯熱負荷。顯熱和潛熱負荷分離,自然使溫度和濕度的處理解耦。個人熱控系統(tǒng)調(diào)節(jié)個人局部環(huán)境的溫度,這一部分負荷是否要考慮,仍有待進一步研究。

  4)節(jié)能。由于工作區(qū)送風以及個人熱控系統(tǒng)可以顯著改善工作區(qū)微環(huán)境,室內(nèi)背景溫度可以適當提高,室內(nèi)負荷大大下降。有研究表明,如果人體上半部分的風速控制到1m/s或者更高,則有可能將背景溫度提高到31℃或29℃[16]。當室內(nèi)溫度設定值從24℃提高到30℃時,總的冷負荷最大能夠降低35%-50%[17]。而且采用熱濕獨立控制后,與傳統(tǒng)的冷凝除濕相比,也可以節(jié)省不必要的能耗,提高能源利用品位。

  2溫濕獨立控制的必要性

  假設夏季室內(nèi)設計干球溫度24℃,相對濕度60%,露點溫度15.7℃。利用表冷器冷凝除濕,考慮冷凍水傳熱溫差5℃和輸送過程溫差5℃,則所需冷凍水溫度為5.7℃。如果只是消除顯熱負荷,在空調(diào)排熱溫度24℃的情況下,采用14℃的高溫冷水就可以了。一次回風的熱濕處理過程的焓濕圖如圖1所示,將潛熱負荷和顯熱負荷在圖中分別標示出來,可見顯熱負荷占了冷負荷的50%以上。這一部分負荷不得不用5.7℃的冷凍水冷卻降溫,如果送風溫差要求較小,還需要額外的再熱,能量利用品位低下,甚至存在不必要的消耗。

  從負荷變化的動態(tài)角度來看。潛熱負荷的主要來源是室外新風和室內(nèi)人員。新風的潛熱負荷隨室外氣候變化較大,室內(nèi)人員引起的潛熱負荷與室內(nèi)人數(shù)有關。顯熱負荷則隨室外氣候、室內(nèi)設備的狀況的變化而變化。而由圖1可見,對于冷凝除濕,潛熱負荷和顯熱負荷只能按照一定比例變化。兩者之間的變化關系實際上不耦合,如果處理過程耦合顯然是不合理的。如果按照基本不變的潛熱顯熱之比處理,當動態(tài)的熱濕負荷之比與這個比例不符的時候,一般是優(yōu)先消除顯熱負荷,于是導致室內(nèi)相對濕度與設計值相比或大或小。相對濕度過大,人體容易感覺不舒適;相對濕度過小,處理新風的能耗增大,造成不必要的能源消耗。

  

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